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Dokumentenidentifikation DE102004029103B4 24.05.2007
Titel Wärmebehandlungseinrichtung und Wärmebehandlungsverfahren
Anmelder Tokyo Electron Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Sata, Nobuyuki, Kumamoto, JP
Vertreter HOFFMANN & EITLE, 81925 München
DE-Anmeldedatum 16.06.2004
DE-Aktenzeichen 102004029103
Offenlegungstag 16.06.2005
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 24.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.05.2007
IPC-Hauptklasse H01L 21/324(2006.01)A, F, I, 20060517, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H01L 21/477(2006.01)A, L, I, 20060517, B, H, DE   F27D 19/00(2006.01)A, L, I, 20060517, B, H, DE   G03F 7/38(2006.01)A, L, I, 20060517, B, H, DE   G05D 23/20(2006.01)A, L, I, 20060517, B, H, DE   G05D 23/27(2006.01)A, L, I, 20060517, B, H, DE   

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zur Durchführung einer Wärmebehandlung (beispielsweise einer Ausheizbehandlung) bei einem Substrat, etwa einem Maskensubstrat (Retikelsubstrat), einem Halbleiterwafer, oder einem Glassubstrat für eine Flüssigkristallanzeige, und betrifft spezieller eine Vorgehensweise zum Steuern der Temperatur der Oberfläche des Substrats.

Beschreibung des Stands der Technik

Eine Ausheizbehandlung, die eine Art der voranstehend geschilderten Wärmebehandlungen darstellt, wird durchgeführt, nachdem das Substrat mit einer Harzlösung beschichtet wurde, oder beispielsweise dann, bevor oder nachdem das Substrat mit einer Entwicklungslösung beschichtet wurde. Die Ausheizeinrichtung ist in einem Beschichtungs- und Entwicklungssystem vorgesehen.

Wie in 12 gezeigt, ist eine herkömmliche Wärmebehandlungseinrichtung mit einer Heizplatte 12 versehen, in welche eine Heizvorrichtung 11 eingebettet ist. Ein Substrat G wird erwärmt, während es auf die Heizplatte 12 über Nahentfernungsstifte 13 aufgesetzt ist. Die Nahentfernungsstifte 13 trennen die hintere Oberfläche des Substrats G von der oberen Oberfläche der Heizplatte 12 um eine kleine Entfernung (beispielsweise 0,5 Millimeter), um zu verhindern, dass Teilchen an der rückwärtigen Oberfläche des Substrats G anhaften. Üblicherweise wird die Temperatursteuerung des Substrats G dadurch durchgeführt, dass die Temperatur der Oberfläche der Heizplatte 12 durch einen Temperatursensor 14 gemessen wird, und durch Regeln der elektrischen Energie, die der Heizvorrichtung 11 zugeführt wird, durch eine PID-Steuerung (Proportional-Integral-Differentialsteuerung) 15, auf Grundlage der Abweichung der gemessenen Temperatur von der Solltemperatur.

Die WO 00/51170 beschreibt eine Ausheizeinrichtung, die dazu ausgelegt ist, die Temperaturgleichförmigkeit in der Ebene über der Substratoberfläche zu verbessern. Die Einrichtung weist eine Heizplatte auf, die durch mehrere Heizelemente erwärmt wird, die getrennt gesteuert werden können. Die Temperatur der Heizelemente wird gemessen, und der Heizvorgang wird durch eine PID-Steuerung gesteuert. Die Temperatur der Substratoberfläche, die weg von der Heizplatte weist, wird lokal durch eine Temperaturmessvorrichtung gemessen, beispielsweise eine Infrarotkamera, die oberhalb des Substrats angeordnet ist, und die Temperaturverteilung über der Oberfläche wird in Abhängigkeit von den gemessenen Temperaturen bestimmt. Einstellwerte für die Temperatur der einzelnen Heizelemente werden bestimmt, und an die PID-Steuerung übertragen. Die PID-Steuerung steuert die einzelnen Heizelemente auf Grundlage der Einstellwerte und der gemessenen Temperatur der Oberflächen der Heizplatte entsprechend den einzelnen Heizelementen.

Die JP11-008180 A beschreibt eine Ausheizvorrichtung, die mit einem Infrarottemperatursensor versehen ist, der die Temperaturverteilung über der gesamten Oberfläche eines Resistfilms misst, mit welchem ein Substrat beschichtet ist. Die Temperatur des Substrats, das durch einen Heizblock erwärmt wird, wird auf Grundlage der Temperaturverteilung gesteuert, die von dem Infrarottemperatursensor gemessen wird.

Die JP11-074187 A beschreibt ein Temperatursteuerverfahren für eine Substratwärmebehandlungseinrichtung. Das Substrat wird durch eine Heizvorrichtung erwärmt, die in eine Heizplatte eingebettet ist, die mit einer festen elektrischen Energie während einer Substrattemperaturanstiegsstufe versorgt wird. Nachdem die Substrattemperatur die Wärmebehandlungstemperatur erreicht hat, wird die elektrische Energie, die der Heizvorrichtung zugeführt wird, durch eine PID-Steuerung gesteuert.

Die voranstehend geschilderten, herkömmlichen Vorgehensweisen weisen jedoch folgende Probleme auf.

Eine Änderung der Substrattemperatur folgt einer Änderung der Heizvorrichtungstemperatur mit einer Zeitverzögerung. Bei einem dicken Substrat, beispielsweise einem Maskensubstrat, ist daher die Zeitverzögerung groß. Wenn die Substrattemperatur in einer PID-Steuerbetriebsart gesteuert wird, wie in der WO 00/51170 beschrieben, neigt dann, wenn die Temperatur eines derartig dicken Substrats erhöht wird, die Substrattemperatur dazu, über den Sollwert hinaus zu schwingen. Daher muss die Substrattemperaturanstiegsrate niedrig sein. Die Temperaturverteilung über die Substratoberfläche während des Temperatursanstiegsvorgangs ist unvermeidlich groß. Wenn daher die Temperaturanstiegsrate niedrig ist, wird die Verteilung des Zeitintegrals der Temperatur über die Substratoberfläche beträchtlich breiter, was zu einer Beeinträchtigung der Gleichförmigkeit in der Ebene der Ausheizbehandlung führt.

Wenn die Einstelltemperatur jedes Heizelements auf Grundlage der Temperaturverteilung des Substrats korrigiert wird, muss die Einstelltemperatur signifikant geändert werden. In der späten Phase der Temperaturanstiegsstufe, anders ausgedrückt, wenn die Substrattemperatur nahe an der Solltemperatur ist, wird dann, wenn die Einstelltemperatur signifikant geändert wird, die Substrattemperatur instabil, oder schwankt. Dies führt zu einer Beeinträchtigung der Temperaturgleichförmigkeit in der Ebene über der Substratoberfläche, was zu einer Ungleichförmigkeit der Dicke, der Qualität und der Linienbreite des Resistmusters führt.

Die Temperatursteuerung gemäß der WO 00/51170 ist daher nicht dazu geeignet, in dem Substrattemperaturanstiegsbereich eingesetzt zu werden. Seit einiger Zeit hat die Schichtdicke von Halbleiterbauteilen zugenommen, und wurde die Linienbreite der Schaltungsmuster kleiner. Eine hohe Temperaturgleichförmigkeit in der Ebene ist daher in der Substrattemperaturanstiegsstufe erforderlich. Die Temperatursteuerung gemäß der WO 00/51170 erfüllt jedoch nicht derartige Anforderungen.

Die Einrichtung gemäß der JP11-008180 A steuert ebenfalls den Heizvorgang auf Grundlage der Temperaturverteilungsdaten, was dazu wirksam ist, in dem stabilen Temperaturbereich eingesetzt zu werden, jedoch nicht dazu geeignet ist, in der Temperaturanstiegsstufe eingesetzt zu werden.

Die Einrichtung gemäß der JP-074187 A weist keine Vorrichtung zum Steuern der elektrischen Energie auf, die der Heizvorrichtung zugeführt wird, und kann daher nicht auf eine Änderung der aktuellen Substrattemperatur infolge von Anomalitäten reagieren, beispielsweise einer Änderung des Luftflusses in dem Bearbeitungsbehälter, oder Änderungen der Substratdicke.

Aus der DE 199 07 497 A1 ist eine kontaktlose Temperaturmessung bekannt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der voranstehenden Probleme entwickelt. Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Einrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, die dazu fähig sind, schnell die Temperatur des Substrats bis zu einem vorbestimmten Sollwert zu erhöhen, wobei die Substrattemperatur gesteuert wird. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Einrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, die eine hohe Temperaturgleichförmigkeit in der Ebene über die Substratoberfläche während der Temperaturanstiegsstufe zur Verfügung stellen, selbst wenn das Substrat durch mehrere Heizelemente erwärmt wird.

Die voranstehenden Ziele werden durch die Merkmale der vorliegenden Erfindung erzielt, die im kennzeichnenden Teil in den unabhängigen Patentansprüchen angegeben sind. Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.

Die Merkmale der vorliegenden Erfindung werden angesichts der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen und der beigefügten Zeichnungen deutlich werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine vertikale Querschnittsansicht einer Wärmebehandlungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

2 ist eine Aufsicht auf eine Heizplatte der in 1 dargestellten Wärmebehandlungseinrichtung, wobei schematisch eine Anordnung von Heizelementen dargestellt ist;

3 ist ein Blockschaltbild, das schematisch ein Temperatursteuersystem der in 1 gezeigten Wärmebehandlungseinrichtung zeigt;

4 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau einer Temperatursteuerung bei dem in 3 gezeigten Steuersystem zeigt;

5 ist ein Diagramm, das eine Solltemperaturanstiegskurve zeigt, die in einem Solltemperaturgenerator der Temperatursteuerung gespeichert ist;

6 zeigt eine Tabelle, die in einem Kompensationswertgenerator der Temperatursteuerung gespeichert ist;

7 ist ein Diagramm, das ein Bezugsleistungsmuster zeigt, das in einem Bezugsleistungsgenerator der Temperatursteuerung gespeichert ist;

8A und 8B sind Diagramme zur Erläuterung eines Kompensationswertes;

9 ist ein Diagramm, das eine Änderung der tatsächlichen Temperatur des Substrats und der Heizplatte im Verlauf der Zeit zeigt;

10 ist eine Aufsicht auf ein Beschichtungs- und Entwicklungssystem, bei welchem die in 1 gezeigte Wärmebehandlungseinrichtung vorgesehen ist;

11 ist eine Perspektivansicht des in 10 gezeigten Beschichtungs- und Entwicklungssystems; und

12 zeigt schematisch eine herkömmliche Wärmebehandlungseinrichtung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Eine bevorzugte Ausführungsform der Wärmebehandlungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird anhand eines Beispiels beschrieben, bei welchem die Wärmebehandlungseinrichtung eine Ausheizeinrichtung ist, die dazu ausgelegt ist, ein Maskensubstrat (Retikelsubstrat) auszuheizen, das mit einer Resistlösung beschichtet ist.

Zuerst wird unter Bezugnahme auf 1 der Aufbau der Wärmebehandlungseinrichtung beschrieben.

Die Wärmebehandlungseinrichtung 2 entfernt ein Lösungsmittel, das in einer Resistlösung vorhanden ist, mit welcher ein Substrat G beschichtet ist. Wie in 1 gezeigt, weist ein Bearbeitungsbehälter 21 eine Seitenwand auf, die mit einer Umfangsöffnung 21a versehen ist, durch welche ein Substratübertragungsarm (nicht gezeigt) Zugriff auf das Innere des Bearbeitungsbehälters 21 erlangen kann. Eine Auslassöffnung 22a ist im zentralen Bereich der Decke des Bearbeitungsbehälters 21 vorgesehen. Ein Absaugssystem ist an die Auslassöffnung 22a angeschlossen, um die Atmosphäre in dem Bearbeitungsbehälter abzusaugen. Die Öffnung 21a kann durch einen zylindrischen Verschluss 23 geschlossen werden. Der Verschluss 23 weist einen zylindrischen Hauptkörper 23a auf, der außerhalb einer Heizplatte 3 (die später beschrieben wird) angeordnet ist, sowie ein horizontales Teil 23b, das mit einem oberen Ende des Hauptkörpers 23a verbunden ist, und nach innen gerichtet ist. Der Verschluss 23 bewegt sich in Vertikalrichtung durch einen Hebemechanismus 24 wie beispielsweise einen Luftzylinder, und kann an einer Position anhalten, an welcher das horizontale Teil 23b im oberen Bereich der Öffnung 21a angeordnet ist, und der Verschluss 23 beinahe die Öffnung 21a verschließt, und hierbei einen kleinen Spalt E offen lässt.

Die Heizplatte 3 ist in dem Bearbeitungsbehälter 21 an einer Position angeordnet, an welcher der nicht gezeigte Übertragungsarm das Substrat G der Heizplatte 3 zuführen, und von dieser entfernen kann. Das Substrat G wird durch die Heizplatte 3 erwärmt, während es über die Heizplatte 3 über Nahentfernungsstifte 31 so gehaltert wird, dass ein Spalt von etwa 0,5 Millimeter zwischen einer oberen Oberfläche der Zeitpunkt 3 und der rückwärtigen Oberfläche des Substrats G vorhanden ist. Eine Heizplatte ohne Nahentfernungsstifte kann anstelle der dargestellten Heizplatte 3 eingesetzt werden.

Die Heizplatte 3 ist mit vier Halterungsstiften 33 zum Übertragen des Substrats G zwischen dem nicht dargestellten Übertragungsarm und der Heizplatte 3 versehen. Die Heizstifte 33 sind mit einem Hebemechanismus 34 über eine Halterungsplatte 34a verbunden, die unterhalb der Heizplatte 3 vorgesehen ist, wodurch der Abschnitt an der Spitze des Halterungsstiftes 33 gegenüber der Heizplatte 3 vorstehen kann, und sich in diese zurückziehen kann.

Die Heizplatte 3 besteht aus einem Metallmaterial, das eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist, beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung oder Edelstahl, oder aus einem Keramikmaterial wie Aluminiumnitrid oder Siliziumcarbid. Die Heizplatte 3 weist in sich Heizelemente 32 auf, die jeweils typischerweise eine elektrische Widerstandsheizung sind. Die Heizplatte 3 ist auf neun Heizbereiche aufgeteilt, wobei bei jedem ein Heizelement 32 vorgesehen ist, um den Heizbereich zu erwärmen. Bei der dargestellten Ausführungsform sind neun Heizelemente 32 in der Heizplatte in einem Muster einer Matrix von 3 × 3 angeordnet, wie dies in 2 gezeigt ist.

Da eine vertikale Querschnittsansicht der Heizplatte 3 in 1 dargestellt ist, sind nur drei Heizelemente 32 in 1 sichtbar. Zur Erleichterung der Beschreibung werden nachstehend nur drei der neun Heizelemente 32 und die Bauteile in Bezug auf die drei Heizelemente 32 beschrieben. Die Bezugszeichen 32a, 32b und 32c sind jeweils einem der drei Heizelemente 32 zugeordnet, wie dies in den 1, 3 und 4 gezeigt ist.

Temperatursensoren 36a, 36b und 36c (36), von denen jeder typischerweise ein Thermoelement ist, sind in der Nähe des Heizelements 32a, 32b bzw. 32c (32) angeordnet. Die Temperatursensoren 36a, 36b und 36c sind in die Heizplatte 3 eingebettet, um die Temperatur des jeweiligen Heizbereiches der Heizplatte 3 zu messen.

Die Anordnung der Heizbereiche und der Heizelemente 32 ist nicht auf die voranstehend geschilderte Anordnung beschränkt. Die Heizplatte 3 kann auf zwei Bereiche aufgeteilt sein, von denen einer der zentrale Bereich der Heizplatte 3 ist, und mit einem Heizelement versehen ist, dessen Abmessung etwas geringer ist als jene des Substrats G, und der andere ein Umfangsbereich der Heizplatte 3 ist, der einen Substratanordnungsbereich umgibt, und mit einem ringförmigen Heizelement versehen ist.

Eine oder mehrere, berührungslose Temperaturmessvorrichtungen (beispielsweise Thermometer) 4 sind in dem Bearbeitungsbehälter 21 und oberhalb des Substrats G so angeordnet, dass sie der Heizplatte 3 gegenüberliegen. Die Temperaturmessvorrichtung 4 ist dazu ausgebildet, eine berührungslose Temperaturmessung der vorderen (oberen) Oberfläche des Substrats G durchzuführen. Die Temperaturmessvorrichtung 4 kann ein Strahlungsthermometer sein, eine Infrarotkamera, oder ein Wärmeflussmessgerät. Bei der dargestellten Ausführungsform ist jede Temperaturmessvorrichtung 4 ein Strahlungsthermometer (nachstehend bezeichnet als "Strahlungsthermometer 4"). Es wird darauf hingewiesen, dass nur eine Infrarotkamera als die Temperaturmessvorrichtung verwendet werden kann, anstelle der Strahlungsthermometer 4, falls sie dazu fähig ist, die Temperatur jedes Bereiches der Substratoberfläche lokal zu messen.

Die Anzahl an Strahlungsthermometern 4 ist gleich der Anzahl an Heizbereichen (also der Anzahl an Heizelementen 32). Jedes Strahlungsthermometer 4 liegt einem entsprechenden Bereich des Substrats G entsprechend jedem Heizbereich der Heizplatte 3 gegenüber, um die Oberflächentemperatur jedes Bereiches des Substrats G getrennt zu messen. In den 1, 3 und 4 tauchen nur drei Strahlungsthermometer 42a, 42b und 42c entsprechend den Heizbereichen auf, die von den Heizelementen 32a, 32b und 32c erwärmt werden. Das Strahlungsthermometer 4 misst die Intensität der Strahlungswärme, die von dem Zielgegenstand ausgesandt wird (also dem Substrat G), und bestimmt die Oberflächentemperatur des Zielgegenstands auf Grundlage der gemessenen Intensität und des Emissionsvermögens des Zielgegenstands.

3 zeigt schematisch das Steuersystem zum Steuern der elektrischen Leistung, die den Heizelementen 32 zugeführt werden soll. Das Steuersystem weist Untersteuersysteme auf, die jeweils so ausgebildet sind, dass sie getrennt die elektrische Leistung steuern, die jedem Heizelement 32 zugeführt werden soll.

Jedes Untersteuersystem weist auf: das Heizelement 32 (32a, 32b, 32c); das Strahlungsthermometer 4 (4a, 4b, 4c); eine Stromversorgungsquelle 5 (5a, 5b, 5c), die elektrische Leistung dem zugehörigen Heizelement 32 (32a, 32b, 32c) zuführt; und eine Temperatursteuerung 60 (60a, 60b, 60c), welche die zugehörige Energieversorgungsquelle 5 (5a, 5b, 5c) so steuert, dass die elektrische Leistung geregelt wird, die von der zugehörigen Energieversorgungsquelle 5 (5a, 5b, 5c) dem zugehörigen Heizelement 32 (32a, 32b, 32c) zugeführt wird.

Jede Steuerung 60 stellt einen Teil einer integrierten Steuereinrichtung 6 dar. Jede Steuerung 60 empfängt ein Signal, das die Temperatur jedes Heizbereiches der Heizplatte 3 repräsentiert, gemessen von dem Temperatursensor 36 (36a, 36b, 36c), sowie ein Signal, das die Temperatur jedes Bereiches des Substrats G repräsentiert, gemessen durch das Strahlungsthermometer 4 (4a, 4b, 4c).

Die Temperatursteuerungen 60 (60a, 60b, 60c) werden im Einzelnen unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Da die Temperatursteuerungen 60 denselben Aufbau und dieselbe Funktionsweise aufweisen, wird nur eine von ihnen beschrieben.

Die Steuerung 60 weist eine erste Steuereinheit (6164) sowie eine zweite Steuereinheit 66 auf. Die erste Steuereinheit weist einen Solltemperaturgenerator 61 auf, einen Kompensationswertgenerator 62, einen Subtrahierer 63, einen Bezugsleistungswertgenerator 64, und eine Leistungswertkorrekturvorrichtung 65.

Der Solltemperaturgenerator 61 weist einen Datenspeicher (nicht gezeigt) auf, der eine Solltemperaturanstiegskurve (Temperaturanstiegsmuster) speichert, die eine Änderung der Solltemperatur der Substratoberfläche im Verlauf der Zeit während einer Temperaturanstiegsstufe festlegt, wie in 5 gezeigt ist.

In 5 ist ts ein Zeitpunkt, an welchem die Temperaturanstiegsstufe beginnt, und ist tf ein Zeitpunkt, an welchem die Temperaturanstiegsstufe endet. Bei der dargestellten Ausführungsform, entspricht der Zeitpunkt ts einem Zeitpunkt, an welchem das Substrat G auf die Heizplatte 3 aufgesetzt wird, und entspricht der Zeitpunkt tf einem Zeitpunkt, an welchem die Temperatur der Substratoberfläche im wesentlichen eine endgültige Solltemperatur Tf erreicht hat, die allgemein als "Wärmebehandlungstemperatur" oder "Prozesstemperatur" des Substrats G bezeichnet wird, auf welcher das Substrat G über einen vorbestimmten Zeitraum gehalten wird, damit die aufgebrachte Lösung vollständig ausgeheizt wird. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die endgültige Solltemperatur Tf (vgl. 5) des Substrats G gleich 120 °C, und beträgt die Temperatursanstiegszeit (tf-ts) 200 Sekunden. Ts ist die Temperatur des Substrats G zum Zeitpunkt ts, und ist typischerweise gleich Zimmertemperatur oder etwas größer. Der Solltemperaturgenerator 61 gibt eine Solltemperatur T0 (vgl. 4) aus, die sich im Verlauf der Zeit ändert, entsprechend der Solltemperaturanstiegskurve M.

Der Subtrahierer 63 ist so ausgebildet, dass er eine Abweichung (&Dgr;T = T0 – T1) der Temperatur T1 der Oberfläche des Substrats, gemessen von dem Thermometer 4 zu einem bestimmten Zeitpunkt während der Temperaturanstiegsstufe, von der Solltemperatur T0 zu diesem bestimmten Zeitpunkt berechnet, der durch die Solltemperaturanstiegskurve M festgelegt wird.

Der Bezugsleistungswertgenerator 64 weist einen Datenspeicher auf, der ein Bezugsleistungsmuster R speichert, welches eine Änderung der elektrischen Leistung festlegt, die von der Energieversorgungsquelle 5 dem Heizelement 32 während der Temperaturanstiegsstufe zugeführt werden soll. Der Bezugsleistungswertgenerator 64 gibt einen Bezugswert E0 (vgl. 4) für die elektrische Leistung aus, die von der Energieversorgungsquelle 5 dem Heizelement 32 entsprechend dem Bezugsleistungsmuster R zugeführt werden soll.

Bei der geschilderten Ausführungsform ist das Bezugsleistungsmuster R so ausgebildet, wie dies in 7 gezeigt ist. Während der ersten Phase der Temperaturanstiegsstufe von dem Zeitpunkt ts bis zum Zeitpunkt ta erzeugt der Bezugsleistungswertgenerator 64 einen Bezugswert E0 für die elektrische Leistung, die im Verlauf der Zeit allmählich ansteigt, um eine Verformung des Substrats G infolge einer Wärmeeinwirkung zu verhindern. Während der zweiten Phase der Temperaturanstiegsstufe von dem Zeitpunkt ta bis zum Zeitpunkt tb erzeugt der Bezugsleistungswertgenerator 64 einen festen Bezugswert E0. Während der dritten Phase der Temperaturanstiegsstufe von dem Zeitpunkt tb bis zum Zeitpunkt tf erzeugt der Bezugsleistungswertgenerator 64 einen Bezugswert E0, der allmählich im Verlauf der Zeit abnimmt, zu dem Zweck, einen gleichmäßigen Übergang zur nachfolgenden Erwärmungsstufe durchzuführen (der Stufe mit stabiler Temperatur, vgl. 5), in welcher die Temperatursteuerung von der PID-Steuerung 66 oder der zweiten Steuereinheit durchgeführt wird.

Vorzugsweise sind unterschiedliches Bezugsleistungsmuster R unterschiedlichen Temperatursteuerungen 60 zugeordnet. Da die Temperatur des Zentrumsbereichs des Substrats G dazu neigt, höher zu sein als jene des Umfangsbereiches des Substrats G, ist der Bezugswert E0, der durch das Bezugsleistungsmuster R festgelegt wird, das der Temperatursteuerung 60 zugeordnet ist, welche das Heizelement 32 im zentralen Bereich der Heizplatte 3 steuert, vorzugsweise etwas geringer als der Bezugswert E0, der durch das Bezugsleistungsmuster R festgelegt wird, das der Temperatursteuerung 60 zugeordnet ist, die das Heizelement 32 im Umfangsbereich der Heizplatte 3 steuert.

Der Kompensationswertgenerator 62 empfängt die gemessene Temperatur T1 von dem Strahlungsthermometer 4 und die Abweichung &Dgr;T von dem Subtrahierer 63. Der Kompensationswertgenerator 62 weist eine Tabelle auf, welche die Beziehung zwischen einem Kompensationswert E1 zum Korrigieren des Bezugswertes E0 und der gemessenen Temperatur T1 und der Abweichung &Dgr;T repräsentiert. Anders ausgedrückt, ist der Kompensationswert E1 eine Funktion der gemessenen Temperatur T1 und der Abweichung &Dgr;T. Der Kompensationswert E1, der in die Tabelle eingeschrieben wird, wird vorher durch einen Versuch und/oder eine Simulation festgelegt. Der Kompensationswertgenerator 62 legt einen Kompensationswert E1 fest, auf Grundlage der gemessenen Temperatur T1 und der Abweichung &Dgr;T unter Bezugnahme auf die Tabelle, und gibt den Kompensationswert E1 aus. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Kompensationswert E1 ein Vergrößerungsfaktor, mit welchem der Bezugswert E1 für die elektrische Leistung multipliziert wird. Wenn beispielsweise die gemessene Temperatur T1 79 °C beträgt, und die Abweichung &Dgr;T –0,1 °C, ist der Kompensationswert E1 gleich "ab" (beispielsweise "ab"=1,05), wie dies in 6 gezeigt ist.

Verschiedene Kompensationswerte E1 werden derselben Temperaturabweichung zugeordnet (&Dgr;T = T1 – T0), falls die gemessene Temperatur T1 anders ist. Dies liegt daran, dass der Unterschied zwischen der Wärmemenge, welche das Substrat G von der Heizplatte 3 empfangen hat, und jener Wärmemenge, welche das Substrat G abgibt (abstrahlt), von der momentanen Substrattemperatur abhängt.

Der Kompensationswert E1 kann gleich "1" sein (dies bedeutet, dass keine Korrektur durchgeführt wird), wenn der Absolutwert der Abweichung &Dgr;T klein ist (wenn beispielsweise der Absolutwert der Abweichung &Dgr;T nicht größer ist als 0,1 °C). Dies liegt daran, dass es möglich ist, dass eine zu empfindliche Korrektur (Steuerung) eine glatte Temperatursteuerung verhindern könnte.

Der Kompensationswert E1 kann auf Grundlage der Abweichung &Dgr;T und der Solltemperatur T0 bestimmt werden, die zur Berechnung der Abweichung &Dgr;T verwendet wird. Der Kompensationswert E1 kann auf Grundlage der Abweichung &Dgr;T und der Zeit bestimmt werden, die seit dem Zeitpunkt ts vergangen ist. Es wird darauf hingewiesen, dass in beiden Fällen der Kompensationswert E1 von der Abweichung &Dgr;T und der Solltemperatur T0 abhängt, die zur Berechnung der Abweichung &Dgr;T verwendet wird. Dies liegt daran, dass die Zeit, die seit dem Zeitpunkt ts vergangen ist, und die Solltemperatur T0 zu diesem Zeitpunkt einander Eins-zu-Eins entsprechen. In diesem Fall wird die "Solltemperatur T0" oder "die seit dem Zeitpunkt ts vergangene Zeit" in die Tabelle 6 eingeschrieben, anstelle der "gemessenen Temperatur T1".

Es wird darauf hingewiesen, dass der Kompensationswertgenerator 62 einen mathematischen Ausdruck (eine Funktion) speichern kann, der die Beziehung zwischen dem Kompensationswert E1 und der gemessenen Temperatur T1 (oder der Solltemperatur T0 und der seit dem Zeitpunkt ts verstrichenen Zeit) und der Abweichung &Dgr;T ausdrückt, anstelle der Tabelle, wie dies in 6 gezeigt ist.

Die Leistungswertkorrekturvorrichtung 65 weist einen Multiplizierer auf, und multipliziert den Bezugswert E0 für die elektrische Leistung mit dem Kompensationswert E1. Die Leistungwertkorrekturvorrichtung 65 gibt das Multiplikationsergebnis E1E0 als korrigierten Bezugswert an die Stromversorgungsquelle 5 aus.

Die zweite Steuereinheit 66 der Steuerung weist eine PDI-Regelung auf, die an sich auf diesem Gebiet wohlbekannt ist. Die zweite Steuereinheit 66 legt die elektrische Leistung fest, die von der Stromversorgungsquelle 5 dem Heizelement 32 zugeführt werden soll, auf Grundlage der Temperatur T2 der Heizplatte 3, die von dem Temperatursensor 36 gemessen wird, und der Solltemperatur (die typischerweise gleich der endgültigen Solltemperatur Tf ist) der Heizplatte 3, entsprechend einem herkömmlichen PID-Regelverfahren, und schickt den so bestimmten Wert für die elektrische Leistung an die Stromversorgungsquelle 5.

Die Steuerung 60 weist einen Schalter 67 auf, der so ausgebildet ist, dass er wahlweise die erste oder zweite Steuereinheit der Steuerung 60 mit der Stromversorgungsquelle 5 verbindet, um die Temperatursteuerbetriebsart umzuschalten. Die Stromversorgungsquelle 5 stellt die elektrische Leistung, die dem Heizelement 32 zugeführt werden soll, entsprechend dem Befehlssignal (also dem Wert E1E0 oder dem Ausgangssignal der PID-Regelung 66) ein, das von der angeschlossenen Steuereinheit empfangen wird.

Bei einer typischen Ausführungsform weist die Temperatursteuerung 60 einen Computer auf, der Elektronikbauteile aufweist, einschließlich einer CPU und einer geeigneten Speichervorrichtung. Die Speichervorrichtung speichert ein Steuerprogramm, die Solltemperaturanstiegskurve M, das Bezugsleistungsmuster R, die Tabelle, usw. Das in 4 dargestellte Blockschaltbild zeigt die Funktionen, die von der Computerhardware und dem Computerprogramm erzielt werden. Allerdings kann die Temperatursteuerung 60 auch aus mehreren Elektronikeinheiten oder Schaltungen bestehen, die jeweils eine oder mehrere Funktionen entsprechend einem oder mehreren der Funktionsblöcke von 4 aufweisen.

Als nächstes wird der Betriebsablauf der Wärmebehandlungseinrichtung beschrieben. Gemäß 2 wird der Verschluss 23 abgesenkt, und dann wird der nicht dargestellte Übertragungsarm, der ein Substrat G haltert, in das Innere des Bearbeitungsbehälters 21 durch die Öffnung 21a eingeführt. Nach der Zusammenarbeit des nicht dargestellten Übertragungsarms und der Halterungsstifte 33 wird das Substrat 3 auf die Heizplatte 3 aufgesetzt oder darüber angeordnet, anders ausgedrückt, von der Heizplatte 3 über die Nahentfernungsstifte 31 gehaltert.

Nachdem der nicht dargestellte Übertragungsarm aus dem Bearbeitungsbehälter 21 herausgezogen wurde, steigt der Verschluss 23 an, so dass er die Öffnung 21a unvollständig verschließt, mit einem kleinen, verbleibenden Spalt E, um einen halb geschlossenen Zustand des Bearbeitungsbehälters 21 einzurichten. In diesem Zustand wird mit dem Substrat G eine vorbestimmte Wärmebehandlung durchgeführt, während das Innere des Bearbeitungsbehälters 21 evakuiert wird, und während jede Stromversorgungsquelle 5 elektrische Leistung an jedes Heizelement 32 in der Heizplatte 3 liefert, in Abhängigkeit von dem Steuersignal, das von jeder Temperatursteuerung 60 (Steuereinrichtung 6) zugeführt wird. Die folgende Beschreibung erfolgt für ein Steueruntersystem.

Die Stromversorgungsquelle 5 wurde durch die zweite Steuereinheit 66 in einer PID-Regelbetriebsart gesteuert, um elektrische Leistung dem Heizelement 32 zuzuführen, bevor das Substrat G auf die Heizplatte 3 aufgesetzt wird.

Zu einem Zeitpunkt ts, wenn das Substrat G auf der Heizplatte 3 angeordnet wird, wird der Schalter 67 von der Seite der zweiten Steuereinheit zur Seite der ersten Steuereinheit umgeschaltet. Das Umschalten kann durch ein Signal ausgelöst werden, welches angibt, dass die Halterungsstifte 33 vollständig abgesenkt sind, und das von einem nicht dargestellten Grenzschalter erzeugt wird. Gleichzeitig beginnt der Bezugsleistungsgenerator 64 mit der Ausgabe des Bezugswertes E0 für die elektrische Leistung, und beginnt der Solltemperaturgenerator 61 mit der Ausgabe der Solltemperatur T0.

Während der Temperaturanstiegsstufe, vorzugsweise in der zweiten Phase (siehe 7), wird die Festlegung des Kompensationswertes E1 zumindest einmal durchgeführt, vorzugsweise mehrere Male, zu vorbestimmten Zeitpunkten. Die Festlegung kann häufiger durchgeführt werden, jedoch ist dies nicht erforderlich, und nicht vorzuziehen, da eine zu häufige Festlegung zur Komplexität der Steuerung führt, und dazu, dass ein glatter Temperaturanstieg verhindert wird. Bei einer typischen Ausführungsform wird die Festlegung des Kompensationswertes E1 zwei oder drei Mal durchgeführt.

Die Abweichung &Dgr;T der gemessenen Temperatur T1 von der Solltemperatur T0 wird von dem Subtrahierer 63 berechnet, und der Kompensationswertgenerator 62 legt zumindest einen Kompensationswert E1 fest, auf Grundlage der Abweichung &Dgr;T und der gemessenen Temperatur T1, unter Verwendung einer in 6 dargestellten Tabelle. Die Leistungswertkorrekturvorrichtung 65 multipliziert den Bezugswert E0 mit dem Kompensationswert E1, um einen korrigierten Wert E1E0 auszugeben, in Abhängigkeit von welchem die Stromversorgungsquelle elektrische Leistung an das Heizelement 32 liefert.

Der Kompensationswert E1 wird im Einzelnen unter Bezugnahme auf 8A beschrieben. Nimmt man an, dass die Solltemperatur gleich T0 (t1) ist, und die gemessene Temperatur T1(t1), zum Zeitpunkt t1, erzeugt der Kompensationswertgenerator 62 einen Kompensationswert E1 auf Grundlage der Abweichung &Dgr;T(t1) = T1(t1) – T0(t1). Der Kompensationswert E1 kann so festgelegt werden, dass sich in Abhängigkeit von diesem die tatsächliche Temperaturanstiegskurve Ta (angedeutet durch einfach gestrichelte Kurven) allmählich an die Solltemperaturanstiegskurve M annähert, und die tatsächliche Temperatur (also die gemessene Temperatur T1) mit der endgültigen Solltemperatur Tf zum Zeitpunkt tf übereinstimmt (also am Ende der Temperaturanstiegsstufe). In diesem Fall setzt der Kompensationswertgenerator 62 die Ausgabe eines festen Kompensationswertes E1 nach dem Zeitpunkt t1 fort, bis die nächste Festlegung des Kompensationswertes E1 durchgeführt wird. Mit diesem Verfahren wird ein einfacher Steuervorgang erzielt.

Alternativ kann der Kompensationswert E1 so bestimmt werden, dass in Abhängigkeit von diesem die tatsächliche Temperaturanstiegskurve Ta' (in 8A mit einer doppelt gestrichelten Kurve dargestellt) die Solltemperaturanstiegskurve M kreuzt. In diesem Fall muss der Kompensationswert E1 danach zumindest einmal geändert werden. Allerdings ermöglicht es dieses Verfahren, dass das Zeitintegral der tatsächlichen Temperatur im wesentlichen gleich dem Zeitintegral der Temperatur ist, die entsprechend der Solltemperaturkurve M ansteigt.

Alternativ kann der Kompensationswert E1 so bestimmt werden, dass die tatsächliche Temperaturanstiegskurve Ta''' (dargestellt durch einfach gestrichelte Kurven) sich schnell an die Solltemperaturanstiegskurve M annähert, wie in 8B gezeigt ist. In diesem Fall ist der Kompensationswertgenerator 62 so ausgebildet, dass er einen ersten Kompensationswert E1' während eines Zeitraums von dem Zeitpunkt t1 zu einem Zeitpunkt t2 erzeugt, und nach dem Zeitpunkt t2 einen zweiten Kompensationswert E1'' erzeugt. Zwei unterschiedliche Kompensationswerte E1' und E1'' sind jeder Zelle der Tabelle des CV-Generators 62 zugeordnet. Der Absolutwert des ersten Kompensationswertes E1' ist größer als jener des zweiten Kompensationswertes E1''. Ist die Abweichung &Dgr;T(t1) negativ, betragen beispielsweise E1' und E1'' 1,2 bzw. 1,05. Dieses Verfahren verringert die Abweichung des Zeitintegrals der tatsächlichen Temperatur von dem Zeitintegral der Temperatur, die entsprechend der Solltemperaturkurve M ansteigt.

Alternativ können die Kompensationswerte E1' und E1'' so festgelegt werden, dass die tatsächliche Temperaturanstiegskurve Ta'''' (in 8B mit doppelt gestrichelten Kurven dargestellt) schnell die Solltemperaturanstiegskurve M kreuzt, und sich danach an die Solltemperaturanstiegskurve M annähert. Ist die Abweichung &Dgr;T(t1) negativ, weisen E1' und E1'' beispielsweise den Wert 1,3 bzw. 0,8 auf.

Wenn die Temperatur der Substratoberfläche die endgültige Solltemperatur Tf erreicht, wird der Schalter 67 auf die Seite der zweiten Steuereinheit 66 umgeschaltet, so dass die elektrische Leistung, die dem Heizelement 32 zugeführt wird, in der PID-Regelbetriebsart gesteuert wird. Es ist nicht unbedingt erforderlich, eine Umschaltung von der Seite der ersten Steuereinheit zur Seite der zweiten Steuereinheit zu einem bestimmten Zeitpunkt durchzuführen, nämlich an welchem die Temperatur der Substratoberfläche eine Temperatur erreicht, die exakt gleich der endgültigen Solltemperatur Tf ist. Die Umschaltung kann geringfügig vor dem Zeitpunkt durchgeführt werden, bevor die Temperatur der Substratoberfläche die endgültige Solltemperatur Tf erreicht, oder etwas nach dem Zeitpunkt, nachdem die Temperatur der Substratoberfläche die endgültige Solltemperatur Tf erreicht hat. Die Umschaltung kann durchgeführt werden, wenn die von dem Strahlungsthermometer gemessene Temperatur T1 die endgültige Solltemperatur Tf erreicht. Alternativ kann die Umschaltung durchgeführt werden, wenn ein vorbestimmter Zeitraum seit dem Zeitpunkt ts vergangen ist, also anders ausgedrückt dann, wenn erwartet wird, dass die Substrattemperatur die endgültige Solltemperatur Tf erreicht. Wenn die Heizplatte 3 mehrere Heizelemente 32 aufweist, wird die Umschaltung vorzugsweise auf Grundlage des verstrichenen Zeitraums durchgeführt, zur Vereinfachung der Steuerung. In diesem Fall ist die Steuerung 60 mit einem nicht dargestellten Zeitgeber versehen.

Bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform stimmt der Zeitpunkt ts, wenn die Temperaturanstiegsstufe beginnt, oder die erste Steuereinheit mit dem Steuervorgang beginnt, mit dem Zeitpunkt überein, an welchem das Substrat G auf die Heizplatte 3 aufgesetzt wird. Anders ausgedrückt, nimmt die Steuerung 60 den Zeitpunkt, an welchem das Substrat G auf die Heizplatte 3 aufgesetzt wird, als den Zeitpunkt ts an, an welchem die Temperaturanstiegsstufe beginnt. Allerdings kann der Zeitpunkt ts ein anderer Zeitpunkt sein, nämlich ein Zeitpunkt, an welchem oder nach welchem die Temperatur des Substrats G anzusteigen beginnt, infolge der von der Heizplatte 3 abgegebenen Wärme, also beispielsweise ein Zeitpunkt, an welchem das Substrat G ins Innere des Bearbeitungsbehälters 21 hineingelangt, oder ein Zeitpunkt, an welchem die Entfernung zwischen der Heizplatte 3 und dem Substrat G kleiner als ein vorbestimmter Wert wird. Die gestrichelten Linien in 7 zeigen die Änderung des Bezugswertes E1 für die elektrische Leistung in einem Fall, an welchem der Zeitpunkt ts', an welchem die Temperaturanstiegsstufe beginnt, jener Zeitpunkt ist, an welchem das Substrat ins Innere des Bearbeitungsbehälters 21 hineinzugelangen beginnt. Während des Zeitraums entsprechend den gestrichelten Kurven wird elektrische Leistung den Heizelementen 32 zugeführt, um eine Absenkung der Temperatur der Heizplatte 3 zu vermeiden, bevor das Substrat G auf die Heizplatte aufgesetzt wird, infolge des Öffnens des Verschlusses 23. In diesem Fall wird elektrische Leistung dem Heizelement 32 in Abhängigkeit von dem Bezugswert zugeführt, der von dem Bezugsleistungsgenerator 64 erzeugt wird, und wird keine Einstellung der elektrischen Leistung auf Grundlage der Temperaturmessung durchgeführt.

9 zeigt die Änderung der tatsächlichen Temperatur der Heizplatte 3 und die Änderung der tatsächlichen Temperatur des Substrats G vor und nach dem Zeitpunkt, an welchem das Substrat G auf die Heizplatte 3 aufgesetzt wird.

Bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform wird in der Temperaturanstiegsstufe die Substrattemperatur nicht durch eine PID-Regelbetriebsart gesteuert, sondern wird auf Grundlage des Bezugswertes E0 für die elektrische Leistung gesteuert, der vorher festgelegt wird, so dass die Substrattemperatur so ansteigt, dass sie der Solltemperaturkurve M folgt. Die Substrattemperatur steigt daher bis zur endgültigen Solltemperatur Tf glatt und schnell an, was zu einer Verbesserung der Durchsatzrate der Wärmebehandlungseinrichtung führt.

Zusätzlich wird, wenn die tatsächliche Substrattemperatur von der Solltemperatur T0 abweicht, infolge einer Variation bei den Substratabmessungen (beispielsweise der Dicke) oder einer Änderung des Luftflusses in dem Bearbeitungsbehälter, die jedem Heizelement 32 zuzuführende elektrische Leistung unter Verwendung des Kompensationswertes E1 korrigiert, der auf Grundlage der gemessenen Substrattemperatur T1 und der Abweichung &Dgr;T festgelegt wird. Daher kann eine hohe Temperaturgleichförmigkeit in der Ebene über die Substratoberfläche erzielt werden, während der Temperaturanstiegsstufe. Weiterhin kann deswegen, da die Substrattemperatur schnell ansteigt, die Verteilung des Zeitintegrals der Temperatur über der Substratoberfläche verschmälert werden.

Der voranstehend geschilderte Steuervorgang kann bei einem Wärmebehandlungssystem eingesetzt werden, das eine Heizplatte aufweist, die mit einem einzigen Heizelement versehen ist. Auch in einem derartigen Fall werden gleiche Vorteile erzielt.

Die Temperatursteuerung 60 kann weiterhin eine Alarmvorrichtung aufweisen, die einen Alarm erzeugt, wenn die Abweichung &Dgr;T unterhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt. In einem derartigen Fall kann das System (beispielsweise ein Beschichtungs- und Entwicklungssystem), welches die Wärmebehandlungseinrichtung aufweist, die Übertragung des nachfolgenden Substrats G unterbrechen, und/oder den Betrieb der Wärmebehandlungseinrichtung 2 unterbrechen. Demzufolge kann, wenn das Substrat G auf die Heizplatte 3 aufgesetzt wird, wobei es gegenüber der vorbestimmten Position beträchtlich verschoben ist, oder wenn der Luftfluss in dem Bearbeitungsbehälter 3 anomal ist, eine derartige Anomalität dadurch festgestellt werden, dass die Abweichung &Dgr;T überwacht wird, und kann eine Bedienungsperson geeignete Gegenmaßnahmen einleiten, um eine derartige Anomalität zu korrigieren.

Bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform ist die Leistungwertkorrekturvorrichtung 65 ein Multiplizierer, der den Bezugswert E0 für die elektrische Leistung mit dem Kompensationswert E1 multipliziert. In diesem Fall stellt der Kompensationswert E1 einen Vergrößerungsfaktor dar.

Allerdings kann die Leistungswertkorrektuvorrichtdung 65 auch ein Addierer sein, der einen Kompensationswert E1 addiert (falls &Dgr;T negativ ist), oder subtrahiert (wenn &Dgr;T positiv ist), zum bzw. vom Bezugswert E0. In diesem Fall wird der Kompensationswert E1 mit der gleichen Dimension wie jener des Bezugswertes E0 in die Tabelle des Kompensationswertgenerators 62 eingeschrieben.

Die vorliegende Erfindung ist nicht nur bei der Erwärmung eines Substrats einsetzbar, das mit einer Resistlösung beschichtet ist, sondern auch beim Trocknen des Substrats nach dem Waschen, bei dem Ausheizen des Substrats nach der Belichtung, oder bei dem Ausheizen des Substrats nach der Entwicklung.

Ein Beschichtungsfilmherstellungssystem, bei welchem die Wärmebehandlungseinrichtung vorgesehen ist, wird kurz unter Bezugnahme auf die 10 und 11 beschrieben. Das System weist einen Trägerblock B1 auf. Der Trägerblock B1 weist eine Trägerstufe 81 und ein Substratübertragungsteil 82 auf. Das System liefert und empfängt einen Träger C, der mehrere (beispielsweise fünf) Substrate G enthält (beispielsweise Maskensubstrate), zu bzw. von einem externen Trägerförderer über die Trägerstufe 81.

Das Substratübertragungsteil 82 kann in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung und nach rechts und links bewegt werden, in Vertikalrichtung, und kann um eine vertikale Achse gedreht werden. Das Substratübertragungsteil 82 entnimmt ein Substrat G einem Träger C und liefert das Substrat G zum Bearbeitungsabschnitt B2.

Ein Übertragungsarm 83 ist im zentralen Abschnitt des Bearbeitungsabschnitts B2 vorgesehen. Um den Übertragungsarm 83 herum sind eine Beschichtungseinheit 84, eine Entwicklungseinheit 85, eine Reinigungseinheit 86, und Turmeinheiten U1 und U2 herum angeordnet, die jeweils aus Heizeinheiten und/oder Kühleinheiten bestehen, die übereinander gestapelt sind. Bei Betrachtung von dem Trägerblock B1 aus sind die Beschichtungseinheit 84 und die Entwicklungseinheit 85 an der linken Seite angeordnet, ist die Reinigungseinheit 86 an der rechten Seite angeordnet, ist die Turmeinheit U1 in der Nähe angeordnet, und ist die Turmeinheit U2 entfernt angeordnet. Die Beschichtungseinheit 84 beschichtet das Substrat G mit einer Resistlösung. Die Entwicklungseinheit 85 liefert eine Entwicklungslösung auf das Substrat G, das belichtet wurde, um die Substratoberfläche mit der Lösung zu bedecken, und hält die Lösung unverändert fest, über einen vorbestimmten Zeitraum, wodurch ein Entwicklungsvorgang durchgeführt wird. Die Reinigungseinheit 86 reinigt das Substrat G, bevor es mit der Resistlösung beschichtet wird.

Jede der Turmeinheiten U1 und U2 besteht aus mehreren Einheiten, die vertikal übereinander gestapelt sind. Wie in 11 gezeigt, weist die Turmeinheit U1 Wärmebehandlungseinheiten 2 auf, Kühleinheiten 87, und eine Substratübertragungseinheit 88, die jeweils an einer bestimmten Position in Vertikalrichtung angeordnet sind. Der Übertragungsarm 63 kann horizontal und vertikal bewegt werden, und um eine vertikale Achse gedreht werden, um das Substrat G zwischen den Turmeinheiten U1 und U2, der Beschichtungseinheit 84, der Entwicklungseinheit 85, und der Reinigungseinheit 86 zu transportieren. In 11 sind zur Vereinfachung der Zeichnung das Übertragungsteil 82 und der Übertragungsarm 83 weggelassen.

Der Bearbeitungsabschnitt B2 ist mit der Belichtungseinrichtung B4 über einen Übergangsabschnitt B3 verbunden. Der Übergangsabschnitt B3 ist mit einem Substratübertragungsteil 89 versehen, das sich in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung und nach rechts und links bewegen kann, in Vertikalrichtung, und um eine vertikale Achse gedreht werden kann, und das Substrat G zwischen dem Bearbeitungsabschnitt B2 und der Belichtungseinrichtung B4 transportiert.

Bei dem Beschichtungsfilmherstellungssystem wird ein Träger C der Trägerstufe 81 durch einen externen Trägerförderer zugeführt. Ein Substrat G wird von dem Träger C durch das Substratübertragungsteil 82 abgenommen. Das Substrat G wird von dem Übertragungsteil 82 an den Übertragungsarm 83 über die Übertragungseinheit 88 der Turmeinheit U1 übertragen, und wird dann zu den Bearbeitungseinheiten entsprechend einer vorbestimmten Abfolge transportiert. Im Einzelnen wird das Substrat G zur Reinigungseinheit 86 transportiert, und wird mit ihm ein Reinigungsvorgang durchgeführt, worauf dann mit ihm ein Wärmetrocknungsvorgang durch eine der Wärmebehandlungseinheiten 2 durchgeführt wird, es dann auf eine vorbestimmte Temperatur durch die Kühleinheit abgekühlt wird, und es dann mit einer Resistlösung beschichtet wird, die einen Bestandteil eines Beschichtungsfilms, gelöst in einem Lösungsmittel aufweist, durch die Beschichtungseinheit 84.

Dann wird mit dem Substrat G eine Vorausheizbehandlung durchgeführt, durch welche das Substrat G so erwärmt wird, dass das Lösungsmittel in der Resistlösung verdampft und so entfernt wird. Dann wird das Substrat G auf eine vorbestimmte Temperatur durch eine der Kühleinheiten 87 abgekühlt. Das Substrat G wird zur Übertragungseinheit 88 der Turmeinheit U2 durch den Übertragungsarm 83 transportiert, wird an das Übertragungsteil 89 des Übergangsabschnitts B3 übertragen, und wird zur Belichtungseinheit B4 transportiert, um belichtet zu werden. Danach wird das Substrat G zurück zum Bearbeitungsabschnitt B2 über den Übergangsabschnitt B3 transportiert, und dann wird mit ihm eine Ausheizbehandlung nach der Belichtung durchgeführt, durch welche das Substrat G von einer der Wärmebehandlungseinheiten 2 erwärmt wird. Dann wird mit dem Substrat G ein Entwicklungsvorgang durchgeführt, durch welchen eine Entwicklungslösung auf das Substrat G durch eine der Entwicklungseinheiten 85 aufgebracht wird. Entsprechend den voranstehend geschilderten Verfahrensschritten wird ein Schaltungsmuster auf dem Substrat G hergestellt. Das Substrat G wird zurück zum ursprünglichen Träger C durch den Übertragungsarm 83 und das Übertragungsteil 82 des Trägerblocks B1 transportiert.


Anspruch[de]
Wärmebehandlungseinrichtung, welche aufweist:

eine Heizplatte (3), die ein Heizelement (32) aufweist, und dazu ausgebildet ist, ein zu erwärmendes Substrat (G) auf der Heizplatte oder oberhalb von dieser zu haltern;

ein erstes, berührungsloses Thermometer (4), das zur Messung der Temperatur (T1) einer Oberfläche des Substrats ausgebildet ist, das durch die Heizplatte gehaltert wird, ohne die Oberfläche des Substrats zu berühren;

eine Steuerung (60), die zum Steuern der elektrischen Leistung ausgebildet ist, die dem Heizelement zugeführt wird, wobei die Steuerung eine erste Steuereinheit (6064) aufweist, die so ausgebildet ist, dass sie die elektrische Leistung in einer ersten Steuerbetriebsart während einer ersten Stufe steuert, in welcher die Temperatur des Substrats von einer ersten Temperatur (Ts) auf eine zweite Temperatur (Tf) ansteigt,

dadurch gekennzeichnet, dass die erste Steuereinheit aufweist:

einen Bezugsleistungswertgenerator (64), der zur Erzeugung eines Bezugswertes (E0) für die elektrische Leistung während der ersten Stufe ausgebildet ist, wobei der Bezugswert vorher so festgelegt wird, dass dann, wenn die elektrische Leistung dem Heizelement in Abhängigkeit von dem Bezugswert zugeführt wird, die tatsächliche Temperatur des Substrats so ansteigt, dass sie im wesentlichen eine Solltemperaturanstiegskurve (M) verfolgt, welche die Änderung einer Solltemperatur des Substrats im Verlauf der Zeit festlegt;

einen Subtrahierer (63), der zur Berechnung einer Abweichung (&Dgr;T) einer Temperatur (T1) des Substrats, gemessen von dem ersten Thermometer (4) an einem ersten Zeitpunkt (t1) während der ersten Stufe, gegenüber der Solltemperatur (T0) am ersten Zeitpunkt, festgelegt durch die Solltemperaturanstiegskurve, ausgebildet ist;

einen Kompensationswertgenerator (62), der dazu ausgebildet ist, zumindest einen Kompensationswert (E1; E1'; E1'') zu erzeugen, der eine Funktion der Abweichung (&Dgr;T) und der Temperatur (T1) ist, die von dem ersten Thermometer (4) zum ersten Zeitpunkt (t1) gemessen wird, oder der Abweichung (&Dgr;T) und der Solltemperatur (T0) zum ersten Zeitpunkt (t1); und

eine Leistungwertkorrekturvorrichtung (65), die dazu ausgebildet ist, den Bezugswert durch Verwendung des Kompensationswertes (E1; E1', E1'') zu korrigieren, wodurch ein korrigierter Leistungswert (E1E0) erzeugt wird, der den Wert der elektrischen Leistung darstellt, die dem Heizelement zugeführt werden soll.
Wärmebehandlungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (60) eine zweite Steuereinheit (66) aufweist, die so ausgebildet ist, dass sie die elektrische Leistung in einer zweiten Steuerbetriebsart während einer zweiten Stufe nach der ersten Stufe steuert. Wärmebehandlungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung weiterhin ein zweites Thermometer (36) aufweist, das zur Messung der Temperatur der Heizplatte ausgebildet ist, und die zweite Steuereinheit so ausgebildet ist, dass sie die elektrische Leistung steuert, die dem Heizelement (32) zugeführt wird, auf Grundlage der Temperatur der Heizplatte, die von dem zweiten Thermometer gemessen wird, so dass die tatsächliche Temperatur des Substrats mit einer festen Solltemperatur (Tf) übereinstimmt. Wärmebehandlungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Steuerbetriebsart eine PID-Regelbetriebsart ist. Wärmebehandlungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung dazu ausgebildet ist, von der ersten Steuereinheit (6164) auf die zweite Steuereinheit (66) umzuschalten, um die dem Heizelement (32) zugeführte elektrische Leistung zu steuern, wenn ein vorbestimmter Zeitraum seit dem Zeitpunkt (ts) vergangen ist, an welchem die erste Stufe beginnt, oder wenn die Temperatur (T1) des Substrats, die von dem ersten Thermometer gemessen wird, einen vorbestimmten Wert (Tf) erreicht. Wärmebehandlungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung so ausgebildet ist, dass sie die dem Heizelement (32) zugeführte elektrische Leistung steuert, vor der ersten Stufe, unter Verwendung der zweiten Steuereinheit (66). Wärmebehandlungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (60) so ausgebildet ist, dass sie von der zweiten Steuereinheit (66) auf die erste Steuereinheit (6164) umschaltet, um die dem Heizelement zugeführte elektrische Leistung zu steuern, wenn das Substrat auf der Heizplatte (3) oder oberhalb von dieser angeordnet wird. Wärmebehandlungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensationswert (E1, E1', E1'') ein Vergrößerungsfaktor ist, mit welchem der Bezugswert multipliziert wird, oder ein Wert der elektrischen Leistung ist, die zum Bezugswert (E0) addiert oder von diesem subtrahiert wird. Wärmebehandlungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensationswertgenerator (62) dazu ausgebildet ist, einen ersten Wert (E1') als den zumindest einen Kompensationswert während eines ersten Zeitraums (t1-t2) zu erzeugen, und einen zweiten Wert (E1'') als den zumindest einen Kompensationswert während eines sich an den ersten Zeitraum anschließenden, zweiten Zeitraums (t2-) zu erzeugen. Wärmebehandlungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Thermometer als Strahlungsthermometer (4) ausgebildet ist. Wärmebehandlungseinrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass :

die Heizplatte (3) mehrere Heizelemente (32a, 32b, 32c) aufweist, die zum Erwärmen unterschiedlicher Bereiche der Heizplatte ausgebildet sind; und

mehrere Steuerungen (60a, 60b, 60c) vorgesehen sind, um jeweils die den Heizelementen zugeführte elektrische Leistung zu steuern.
Wärmebehandlungsverfahren mit folgenden Schritten:

Anordnen eines Substrats auf oder oberhalb einer Heizplatte (3), die ein Heizelement (32) aufweist; und

Steuern der dem Heizelement zugeführten elektrischen Leistung in einer ersten Steuerbetriebsart zur Erhöhung der Temperatur des Substrats,

dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschritt folgende Schritte umfasst:

– Erzeugung eines Bezugswertes (E0) für die elektrische Leistung, die dem Heizelement zugeführt werden soll, wobei der Bezugswert vorher so festgelegt wird, dass bei Zuführung elektrischer Leistung zum Heizelement entsprechend dem Bezugswert eine tatsächliche Temperatur des Substrats so ansteigt, dass sie im wesentlichen einer Solltemperaturanstiegskurve (M) folgt, die eine Änderung der Solltemperatur des Substrats im Verlauf der Zeit festlegt;

– Liefern elektrischer Leistung, vorgegeben durch den Bezugswert (E0), an das Heizelement zum Erwärmen des Substrats;

– Durchführung einer berührungslosen Messung der Temperatur (T1) einer Oberfläche des Substrats zu einem ersten Zeitpunkt (t1);

– Bestimmung einer Abweichung (&Dgr;T) der gemessenen Temperatur (T1) von der Solltemperatur (T0) zum ersten Zeitpunkt (t1), festgelegt durch die Solltemperaturanstiegskurve (M);

– Bestimmung zumindest eines Kompensationswertes (E1; E1'; E1''), der eine Funktion der Abweichung (&Dgr;T) und der Temperatur (T1) ist, die von dem ersten Thermometer (4) zum ersten Zeitpunkt (t1) gemessen wird, oder der Abweichung (&Dgr;T) und der Solltemperatur (T0) an dem ersten Zeitpunkt (t1);

– Korrigieren des Bezugswertes unter Verwendung des Kompensationswertes (E1; E1'; E1''); und

– Liefern elektrischer Energie entsprechend dem korrigierten Bezugswert (E1E0) an das Heizelement zum Erwärmen des Substrats.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiterhin einen Schritt des Steuerns der elektrischen Leistung aufweist, die dem Heizelement (32) zugeführt wird, in einer zweiten Steuerbetriebsart, um die Temperatur des Substrats auf einer festen Solltemperatur (Tf) zu halten, nachdem die Temperatur des Substrats im wesentlichen eine vorbestimmte Temperatur (Tf) erreicht hat. Verfahren nach Anspruch 13,

dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiterhin folgende Schritte umfasst:

Steuern der elektrischen Leistung, die dem Heizelement zugeführt wird, in der zweiten Steuerbetriebsart, bevor das Substrat auf der Heizplatte (3) oder oberhalb von dieser angebracht wird; und

Umschalten von der zweiten Steuerbetriebsart auf die erste Steuerbetriebsart, nachdem das Substrat auf der Heizplatte oder oberhalb von dieser angeordnet wurde.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensationswert (E1; E1'; E1'') ein Vergrößerungsfaktor ist, mit welchem der Bezugswert (E0) multipliziert wird, oder ein Wert für die elektrische Leistung ist, der dem Bezugswert hinzu addiert wird, oder von diesem subtrahiert wird. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt der Festlegung zumindest eines Kompensationswertes ein erster Wert (E1') und ein zweiter Wert (E1'') festgelegt werden, der erste Wert zum Korrigieren des Bezugswertes während eines ersten Zeitraums (t1-t2) verwendet wird, und der zweite Wert zur Korrektur des Bezugswertes während eines zweiten Zeitraums (t2-) verwendet wird, der sich an den ersten Zeitraum anschließt.






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